本文關(guān)鍵詞： 碲化鉍可飽和吸收體 鎖模 光纖激光器　出處：《深圳大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：被動(dòng)光纖鎖模激光器可以產(chǎn)生皮秒(Picosecond,ps)或飛秒(Femtosecond,fs)量級(jí)的超短脈沖,在光纖傳感、光信息處理、非線性光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等方面具有誘人的應(yīng)用前景。而且通過(guò)光纖激光器產(chǎn)生超短脈沖的方法相對(duì)于采用固體激光器的方法具有一些無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),例如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低、容易集成等。目前,被動(dòng)鎖模光纖激光器中用到的鎖模技術(shù)主要有利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)(Nonlinear polarization rotation,NPR)或非線性放大環(huán)形鏡(Nonlinear amplifying loop mirror,NALM)實(shí)現(xiàn)的“人造”快速可飽和吸收效應(yīng),和利用材料具有的“真實(shí)”快速可飽和吸收效應(yīng)兩類。前者主要基于腔內(nèi)的非線性效應(yīng),由于對(duì)環(huán)境敏感,因此不穩(wěn)定,難以產(chǎn)業(yè)化。具有的“真實(shí)”快速可飽和吸收體有:半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(Semiconductor saturable absorber mirror,SESAM)、碳納米管(Carbon nanotube,CNT)、石墨烯(Graphene)、拓?fù)浣^緣體(Topological Insulator,TI)。TI不僅是一種寬帶非線性光學(xué)響應(yīng)材料,同時(shí)也是一種新的微波光子材料,其表面態(tài)允許自旋偏振電子運(yùn)輸,并阻止由電子脫離軌道引起的與能量損耗相關(guān)的散射。它的體態(tài)擁有較小的帶隙,然而表面態(tài)卻擁有無(wú)能隙的金屬態(tài)。相比于石墨烯,TI擁有更復(fù)雜的飽和吸收機(jī)理,不僅在可見(jiàn)光波段擁有可飽和吸收特性,甚至是微波/太赫茲波段也表現(xiàn)出可飽和吸收特性,同時(shí)擁有比普通體介質(zhì)材料高6個(gè)數(shù)量級(jí)的三階非線性系數(shù)。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn),使得以TI作為可飽和吸收體的鎖模光纖激光器成為研究各種非線性光學(xué)現(xiàn)象的理想平臺(tái)。本論文主要利用碲化鉍(Bi2Te3)可飽和吸收體(Saturable absorber,SA)作為鎖模器件,分別在摻鐿和摻餌光纖激光器上實(shí)現(xiàn)不同被動(dòng)鎖模的運(yùn)轉(zhuǎn)。主要工作如下:1.通過(guò)光學(xué)沉積法(Optical deposition approach)將Bi2Te3轉(zhuǎn)移到光纖連接器端面,將此碲化鉍可飽和吸收體接入全正常色散摻鐿環(huán)形光纖激光腔中,研究了該激光器的多脈沖現(xiàn)象。由于實(shí)驗(yàn)中光纖激光器使用了長(zhǎng)腔,加上Bi2Te3 SA高的非線性系數(shù),所以有利于激光腔實(shí)現(xiàn)多脈沖。在得到穩(wěn)定的基頻鎖模輸出的同時(shí),還獲得了幾種多脈沖狀態(tài)輸出,包括:混沌多脈沖、脈沖簇、孤子雨。此外,還獲得類2.研制了一種利用脈沖激光沉積法(Pulsed laser deposition,PLD)將Bi2Te3靶材鍍膜在拉錐單模光纖上的SA。此SA的插入損耗約為1.25d B,可飽和吸收強(qiáng)度為28 MW"cm2,調(diào)制深度為6.2%,非可飽和吸收損耗為20%。利用這個(gè)SA器件,搭建一個(gè)被動(dòng)鎖模摻鉺激光器(Erbium-doped fiber laser,EDFL),獲得接近零啁啾、脈沖寬度為320 fs、信噪比(Signal to noise ratio,SNR)大于75 d B的孤子鎖模。通過(guò)改變腔內(nèi)的偏振態(tài)或泵浦功率大小,同時(shí)獲得高重復(fù)頻率的諧波輸出,而諧波的最高重復(fù)頻率可達(dá)到2.95GHz。3.首次報(bào)道將Bi2Te3溶液填充到光子晶體光纖(Photonic crystal fiber,PCF)中,研制了一種插入低損耗(~0.42d B)、長(zhǎng)的相互作用長(zhǎng)度(10cm)、高的功率耐受性的Bi2Te3 SA(統(tǒng)稱:TI-PCF-SA)。在填充PCF時(shí),使用的是自行設(shè)計(jì)及搭建的高壓注入裝置。TI-PCF-SA的可飽和吸收特性是通過(guò)傳導(dǎo)光與包層所附著的Bi2Te3間的倏逝場(chǎng)耦合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此可飽和吸收體在1060nm附近具有可飽和吸收強(qiáng)度為14.9 MW"cm2,調(diào)制深度為19.1%,非可飽和吸收損耗為25%。將此器件接入到環(huán)形摻鐿光纖激光器(Ytterbium-doped fiber laser,YDFL)中,成功獲得了耗散孤子輸出。
[Abstract]:The passive optical mode laser can produce ultrashort pulses on the order of Picosecond ( ps ) or femtosecond ( fs ) . The method has the advantages of simple and compact structure , low cost and easy integration . 鏄竴縐嶅甯﹂潪綰挎，

本文編號(hào)：1468879